دستورالعمل آزمایش قانون هوک
اهداف آزمایش:
– بررسی رابطه بین نیرو و افزایش طول فنر
- ثابت فنر را تعیین کنید
ابزار و مواد: فنر، وزن 50 گرم (4)، سه پایه، خط کش
نظریه پایه:
قانون هوک بیان میکند که بزرگی نیرو با افزایش طول فنر نسبت مستقیم دارد. هرچه نیروی وارد بر فنر بیشتر باشد، طول فنر بیشتر افزایش مییابد. نسبت بزرگی نیرو به افزایش طول فنر ثابت است. قانون هوک زمانی اعمال میشود که نیرو از حد الاستیک فنر تجاوز نکند. قانون هوک توسط رابرت هوک (۱۶۳۵-۱۷۰۳) پیشنهاد شد.
از نظر ریاضی، قانون هوک از طریق معادله زیر بیان میشود: k = F / Δl. که در آن: k = ثابت فنر، F = نیرو، Δl = افزایش طول فنر.
واحد بینالمللی نیرو نیوتن و واحد بینالمللی طول متر است، بنابراین واحد بینالمللی ثابت فنر نیوتن بر متر (N/m) است.
مراحل آزمایش:
۱. سه پایه را همانطور که در تصویر نشان داده شده است، مونتاژ کنید.
۲. یک فنر را روی یک پایه آویزان کنید و سپس یک وزنه ۵۰ گرمی را به انتهای پایینی فنر وصل کنید. طول فنر را به عنوان طول فنر ۱ (l) اندازه بگیرید.o).
l1 = ……. سانتیمتر.
۳. دوباره یک بار ۵۰ گرمی آویزان کنید، سپس طول فنر را به اندازه طول فنر ۲ (l) اندازه بگیرید.2).
w = 0,5 نیوتن
Δl = l2 - ل1 = ………… سانتیمتر
k = w / Δl =………… N/cm
۳. دوباره یک بار ۵۰ گرمی آویزان کنید، سپس طول فنر را به اندازه طول فنر ۲ (l) اندازه بگیرید.3).
w = 0,5 + 0,5 = 1 نیوتن
Δl = l3 - ل1 = ………… سانتیمتر
k = w / Δl =………… N/cm
۳. دوباره یک بار ۵۰ گرمی آویزان کنید، سپس طول فنر را به اندازه طول فنر ۲ (l) اندازه بگیرید.4).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 نیوتن
Δl = l4 - ل1 = ………… سانتیمتر
k = w / Δl =………… N/cm
دادهها و تحلیل دادهها:
بر اساس نتایج آزمایش قبلی، سه ثابت فنر وجود دارد. ثابت فنر میانگین را محاسبه کنید:
k = (k + k + k): 3 = …………… N/cm
نمودار رابطه بین نیروی جاذبه (w) و افزایش طول فنر (Δl) را رسم کنید.
بحث:
– چه رابطهای بین نیرو و افزایش طول فنر وجود دارد؟ اگر نیرو بیشتر باشد، آیا افزایش طول فنر بیشتر، ثابت یا کمتر خواهد بود؟
– آیا ثابتهای فنر یکسان هستند؟ اگر نه، چرا؟
– میانگین ثابت فنر به دست آمده از طریق آزمایش چقدر است؟
نتیجهگیری:
نتیجهگیری خود را بیان کنید.
